Question

一個圓柱形玻璃管里面剛好裝了半管水銀，水銀質量為m，玻璃管水平固定在豎直向下
的勻強磁場中，磁感應強度為B，如圖所示為玻璃管的截面圖。如有電流I通過水銀向紙內方向流過，當水銀面再次平衡時，測得水銀面上表面與豎直方向夾角為α，求此時水銀受到的安培力及玻璃管對水銀的支持力。

Answer 1

解析：當水銀中通有電流I，再次平衡時，受到水平向左的安培力F；玻璃管對水銀的彈力F_N，其方向跟水銀面相垂直，以及重力mg三個力的作用。示意圖如右下圖：--------------- （3分） 所以： --------------- （3分） 思路點拔：此題關鍵是模型的建立，管里的半管水銀相當于一根導體棒，當里面通有電流時，要受到安培力作用，方向是水平向左的。因玻璃管底對水銀的支持力總是要和水銀面相垂直，則由平衡條件知，水銀面要傾斜。有的同學要問水銀是液體，是靠什么力使它整體傾斜的呢，關于這一點可以用微元法解釋。取體積很小的一小段水銀，它也要受安培力作用，就可以轉動，則整個水銀就會轉動成圖示的請況。